JP7010600B2 - 防汚性紙紐の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は防汚性に優れ、例えば、ラグマットのような立体感やラフさを必要とする敷物用に好適な防汚性紙紐の製造方法に関する。

出願人は、従来からイ草の代わりに中空抄繊糸（紙テープを螺旋筒状に巻きつつ撚りを掛けて形成した紙製の糸）を用いた畳表について研究開発を進めており、実際に製品化を行っている。中空抄繊糸は、イ草の代用物であるから外観的にイ草に酷似していることが要求され、太さも０．５～１．５ｍｍのものが一般的である。そして、この中空抄繊糸を機織して畳表とした場合、筒状であるので機織時の圧力で潰れてその断面が扁平になり、天然のイ草に酷似した外観を呈する。天然の材料であるイ草ではなくこのような工業的に生産可能な中空抄繊糸を素材として用いると、より均一で品質のばらつきの少ない畳表を生産することが可能となる。

このような中空抄繊糸による畳表の商品化が一般的に受け入れられることにより、モダンで立体感やラフさが要求されるような織物、例えば、ラグマットのような敷物への応用も要求されるようになってきた。中空抄繊糸は、上記のように中空であるため圧力をかけると潰れて扁平な断面となり、イ草代用の畳表の素材として好適であるが、ラグマットのような、立体感やラフさが要求され、圧力によって潰れず円形断面を維持することが求められるような織物には不向きであった。

そこで、機織時に潰れず、断面が円形を保つ紙製糸材として紙紐に着目した。紙紐はパラフィン系、石油系、シリコン系、フッ素系などのワックス及びサイズ剤（マツヤニ）、シリカー(ケイ素)、メチルアマイドなどで撥水処理された紙テープに撚りをかけて造られた中実紙製糸材で、高い引っ張り強度を有する（特許文献１）。従って、機織して織物とした場合、潰れず断面円形を保ち、織物に立体感を現出させることができる。

特開２００９－１４４２８７号公報

敷物は、その上を多数の人が歩行したり、その上に座り、飲食することがある。当然、歩行による汚れやこぼれた飲食物の付着によるシミ、その他の原因による汚れが付着するものであるから、敷物に対しては、高い防汚性が要求される。原糸となる紙紐は、漏斗状のノズルに紙テープを通して細く絞り、細径側のノズル出口でこれを撚ったもので、紙テープを細く絞った時に内部は元より、表面全体にも螺旋筋状の深い線状溝が無数に現れる。

上記撥水処理した紙テープを細く絞り、細径側のノズル出口でこれを撚っただけのものは、紙テープ自体による或る程度の撥水効果を示すものの、表面に現れた螺旋筋状で深い線状溝内に汚れが吸い取られて紙紐の内部に入り込むともはや取り除くことが出来ない。即ち、紙紐製織物を敷物として用いた場合には、要求される防汚性を示すことが出来なかった。

本発明は、かかる従来の紙紐の題点に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は防汚性を大幅に改善した紙紐の開発であり、第２にはこの紙紐を使用した紙紐製織物を提供することを目的としている。

請求項１に記載した発明は、
紙テープ１を回転させつつ漏斗状ノズル２５に通し、その細い円形の出口２６から紙テープ１を絞りつつ引き出して、その長辺３や折り曲げ端２が多数の線状螺旋溝１３としてその表面に現れた断面円形の中実の原糸用紙紐１２を形成し、
続いて、前記原糸用紙紐１２の表面全面を第一樹脂組成物２２にてコーティングして第一撥水撥油層１６を原糸用紙紐１２の表面全面に形成し、
前記第一撥水撥油層１６は、原糸用紙紐１２の表面からその内部に浸透し、且つ線状螺旋溝１３を閉塞する前記第一樹脂組成物２２で形成されていることを特徴とする防汚性紙紐の製造方法である。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した防汚性紙紐１０の製造方法において、
第一撥水撥油層１６は、水性樹脂エマルジョン、および撥水撥油剤で構成されることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の防汚性紙紐１０の製造方法において、
第一撥水撥油層１６には、有機系シランカップリング剤が更に含まれていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１～３のいずれかに記載の防汚性紙紐１０の製造方法において、
第一撥水撥油層１６の表面全面に第二撥水撥油層１８を更にコーティングすることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項４に記載の防汚性紙紐１０の製造方法において、
第二撥水撥油層１８は、撥水撥油剤を含むことを特徴とする。

本発明によれば、防汚性紙紐は第一撥水撥油層で一層にコーティングされ、又は第一、二撥水撥油層で二層にコーティングされることで、原糸用紙紐の表面に現れた多数の線状螺旋溝がこれら一層、又は二層の撥水撥油層で覆われて外部に露出しないようになっている。その結果、防汚性に優れた紙紐を得ることができ、この紙紐を織物の素材に使用することができる。

本発明に使用する原糸用紙紐の製造方法の概略図である。 図１で作られた原糸用紙紐の拡大断面斜視図である。 原糸用紙紐の撥水撥油処理工程を示す図である。 （ａ）は一層の撥水撥油処理済みの紙紐、（ｂ）は二層の撥水撥油処理済みの紙紐を示す拡大断面斜視図である。 図１の紙紐で機織した織物の部分斜視図と拡大図である。 図５の丸で示す部分の拡大斜視図である。 図６の側面図である。

本発明は、原糸用紙紐１２に一層、又は二層の撥水撥油処理を施して防汚性紙紐１０とする「撥水撥油処理工程」と、この処理済み防汚性紙紐１０を機織して目的とする織物を形成する「機織工程」とで大略構成されている。

まず、撥水撥油処理前の原糸用紙紐１２に付いて説明する。原糸用紙紐１２は、図１に示すようにロール状に巻き取られた紙テープ１が回転しつつ引き出され、漏斗状ノズル２５に通して絞られ、複雑に折り畳まれて断面円形の中実紐状となり、その細い円形の出口２６から引き出される。前記原糸用紙紐１２の内部には、図２の拡大断面図に示すように、ランダムに折り畳まれた紙テープ１の折り曲げ端２や長辺３が複雑に絡み合い、その一部が表面に露出する。この表面露出部分を線状螺旋溝１３とする。表面に現れた線状螺旋溝１３は、原糸用紙紐１２の内部に伸びている。

そして、紙テープ１側が紙テープ１の引き出し軸を中心にして回転し、漏斗状ノズル２５の細い出口２６より下でランダムに折り畳まれた断面円形の紙テープ１を撚る。この撚りにより前記線状螺旋溝１３は原糸用紙紐１２の外面に螺旋状に現れる。このようにして製造された原糸用紙紐１２はリール（図示せず）に巻き取られる。

原糸用紙紐１２（紙テープ１）の原材料は、製造上適度な引張強力があり、伸度が低く、且つ漏斗状ノズル２５を通して絞られつつ撚られ、紙紐状に成形することの出来る適度な可撓性を有するものであれば、特に限定されるものではない。上記原糸用紙紐１２（紙テープ１）の素材の例としては、和紙を始めとするいわゆる針葉樹（例えば、松）の木質繊維を主体とするパルプを坪量１５～５０ｇ／ｍ^２程度で抄造した紙をテープ状に切断したもので、そのテープ幅は原糸用紙紐１２の太さ（０．７～５．０ｍｍ）の合わせて選定される。
紙テープ１は上記のようにロール状に巻かれており、任意の色に着色され、或いは縦縞、横縞、幾何学模様等任意の模様が印刷されている。

この巻き取られた原糸用紙紐１２は、撥水撥油処理工程に送られ、撥水撥油処理が施される。撥水撥油処理工程は、仕様により分かれており、第一撥水撥油層１６のみの場合、第一撥水撥油層１６の上に第二撥水撥油層１８を重ね塗りする場合がある。図２は原糸用紙紐１２、図４（ａ）は、第一撥水撥油層１６（薄墨で示す。）のみをコーティングした場合、図４（ｂ）は、その上に第二撥水撥油層１８（ハッチングで示す。）を重ね塗りした場合である。本明細書に於いて、撥水撥油処理済みの一層コーティング、二層コーティングのいずれの紙紐も「処理済み紙紐１０」とする。

原糸用紙紐１２の表面に撥水撥油処理を施す際には、図３に示すような撥水撥油処理装置３０が用いられる。図３の撥水撥油処理装置３０は、二層コーティング用のものであるが、一層コーティングの場合は、第二浸漬槽４４以下を省略することになる。以下、二層コーティング用撥水撥油処理装置３０に付いて説明する。
撥水撥油処理装置３０は、複数のガイドローラ３２によって構成された搬送路３４を備えている。搬送路３４の始点には、搬送路３４に対して原糸用紙紐１２を供給する供給装置３６が配置されており、搬送路３４の終点には、処理済み紙紐１４を巻き取る巻取装置３８が配置されている。なお、処理済み紙紐１０は、巻き取られずにイ草のように一定長さに切断されて堆積される場合もあり、この場合は、巻取装置３８の代わりに図示しない切断機が配置される。また、搬送路３４の途中には、第一浸漬槽４０、一次加熱装置４２、第二浸漬槽４４および二次加熱装置４６が配置されている。

第一浸漬槽４０には、水性樹脂エマルジョン、撥水撥油剤、必要に応じて投入される有機系シランカップリング剤、反応触媒および清水が混合された第一樹脂組成物２２が収容されている。

第二浸漬槽４４には、水性樹脂エマルジョン、撥水撥油剤および清水が混合された第二樹脂組成物２４が収容されている。

撥水撥油処理装置３０を用いて原糸用紙紐１２の撥水撥油処理を行う際には、供給装置３６から搬送路３４に対して原糸用紙紐１２が供給され、この原糸用紙紐１２が第一浸漬槽４０に浸漬される。そして、第一浸漬槽４０において、原糸用紙紐１２の表面に第一樹脂組成物２２が付着する。原糸用紙紐１２の表面に付着した第一樹脂組成物２２の一部は、原糸用紙紐１２の表層から内部まで滲み込んでいる。

第一浸漬槽４０を経た原糸用紙紐１２は、一次加熱装置４２に送られ、原糸用紙紐１２の表面に付着している第一樹脂組成物２２の表面が加熱乾燥され、原糸用紙紐１２の表面に第一撥水撥油層１６が形成される。

一次加熱装置４２における乾燥条件（乾燥温度や乾燥時間）は、第一樹脂組成物２２を構成している樹脂の種類や乾燥方法の違いによって適宜設定される。一層コーティングの場合では、乾燥後、自然冷却されながらリール（図示せず）に巻き取られ、機織に供される。

二層コーティングの場合では、一次加熱装置４２を経た原糸用紙紐１２は、自然冷却されながら第二浸漬槽４４へ搬送される。そして、第二浸漬槽４４において、第一撥水撥油層１６の表面に第二樹脂組成物２４が付着し、その表面が二次加熱装置４６で加熱乾燥されることにより第一撥水撥油層１６の表面に第二撥水撥油層１８が形成され、撥水撥油処理済みの処理済み紙紐１０が得られる。

二次加熱装置４６における乾燥条件（乾燥温度や乾燥時間）は、第二樹脂組成物２４を構成している樹脂の種類や乾燥方法の違いによって適宜設定される。

なお、原糸用紙紐１２に第一撥水撥油層１６および第二撥水撥油層１８を形成する方法としては、上述の実施例のような浸漬法の他に、吹き付け法や流し塗り法などを用いてもよい。

次に処理済み紙紐１０の一層、又は二層の撥水撥油層２０に付いて説明する。撥水撥油層２０を構成している第一撥水撥油層１６は、上記のように原糸用紙紐１２の表面に第一樹脂組成物２２をコーティングすることによって形成される。コーティング液（第一樹脂組成物２２）は原糸用紙紐１２の表面から内部まで浸透する。これを図２に於いて「薄墨」で示す。

ここで、第一樹脂組成物２２は、上記のように水性樹脂エマルジョン、撥水撥油剤、必要に応じて添加される有機系シランカップリング剤、反応触媒および水を混ぜ合わせることによって構成されている。

水性樹脂エマルジョンは、原糸用紙紐１２の表面に後述する撥水撥油剤を固定化させるためのものである。水性樹脂エマルジョンとして、本実施例ではアクリル樹脂が用いられているが、これに限定されるものではなく、例えば、酢酸ビニル、アクリル－スチレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体等が利用可能である。

撥水撥油剤は、原糸用紙紐１２に撥水・撥油機能を付与するものであり、フッ素系樹脂、より詳しく言えば、分子内にパーフルオロアルキル基を有するノニオン性のフッ素系界面活性剤が水性樹脂エマルジョンとの親和性が高く好適に用いられる。ノニオン性のフッ素系界面活性剤以外ではカチオン（弱カチオン）のフッ素界面活性剤も使用可能である。

撥水撥油剤の添加量は、水性樹脂エマルジョンの固形分１００質量部に対して０．６～３０質量部添加することが望ましい。添加量が０．６質量部よりも少ない場合には、満足のいく撥水撥油効果を得ることができず、逆に、添加量が３０質量部よりも多い場合には、水性樹脂エマルジョンの割合が相対的に低下することによる成膜性能の低下と、これに伴う防汚性の低下といった問題が生じる。

有機系シランカップリング剤は、原糸用紙紐１２の表面を強化するためのものであり、エポキシシランのような分子内にグリシジル基を有する有機ケイ素化合物を用いることが防汚性向上の効果が高く好ましい。
上記撥水撥油処理装置３０の第一浸漬槽４０に原糸用紙紐１２を浸漬して第一撥水撥油層１６を形成する際、原糸用紙紐１２の表面に付着した第一樹脂組成物２２の一部が原糸用紙紐１２の表層から内部まで滲み込む。そして、第一樹脂組成物２２に添加されている有機系シランカップリング剤と原糸用紙紐１２を構成しているセルロースとが原糸用紙紐１２の表面ならびにその表層近くにて架橋することにより、線状螺旋溝１３を含めて原糸用紙紐１２の全面を覆う第一撥水撥油層１６と原糸用紙紐１２との接着強度を向上させる（図４（ａ）（ｂ）の丸で囲まれた構造式を用いた模式図を参照 ）。換言すれば、強固な第一撥水撥油層１６が原糸用紙紐１２の表面からの水分や油分を含む汚れの浸透を防止するだけでなく、汚れが原糸用紙紐１２の内部に侵入しやすい線状螺旋溝１３を閉塞する。その結果、原糸用紙紐１２の表面強度が向上し、原糸用紙紐１２の表面への茶やコーヒーのこぼれの浸透が阻止され、上記のように高い防汚性の向上をもたらす。

有機系シランカップリング剤の添加量は、水性樹脂エマルジョンの固形分１００質量部に対して０．５～５０質量部添加することが望ましい。０．５質量部よりも少ない場合には、原糸用紙紐１２の表面を十分に強化することができないために防汚性が低下し、逆に、５０質量部よりも多い場合には、水性樹脂エマルジョンの割合が相対的に低下するために成膜性能が低下し、防汚性が低下するという問題が生じる。

反応触媒は、水性樹脂エマルジョンの硬化速度を促進させるためのものであり、マレイン酸や乳酸といった分子内にカルボン酸を有する有機化合物が用いられる。

反応触媒の添加量は、水性樹脂エマルジョンの固形分１００質量部に対して０．５～１０質量部添加することが望ましい。
一層コーティングの場合は、これで巻き取られ、二層コーティングの場合は第二撥水撥油層１８が重ねられる。以下は、二層コーティングの場合である。

撥水撥油層２０を構成している第二撥水撥油層１８は、第一撥水撥油層１６の表面に第二樹脂組成物２４をコーティングすることによって形成される。第二樹脂組成物２４は、水性樹脂エマルジョン、撥水撥油剤および水を混ぜ合わせることによって構成されている。

本実施例では、水性樹脂エマルジョンとしてアクリル樹脂が用いられているが、上述同様これに限定されるものではなく、例えば、酢酸ビニル、アクリル－スチレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体等が利用可能である。

撥水撥油剤として、本実施例では第一樹脂組成物２２で用いられている撥水撥油剤と同じものが使用されるが（例えば、第一樹脂組成物２２の撥水撥油剤としてポリビニルアルコールが用いられている場合には、第二樹脂組成物２４の撥水撥油剤としてポリビニルアルコールが用いられる。）、それぞれ異なる材質のものを利用することも可能である。

撥水撥油剤の添加量は、上述同様、水性樹脂エマルジョンの固形分１００質量部に対して０．６～３０質量部添加することが望ましい。

なお、第二樹脂組成物２４において水性樹脂エマルジョンは必ずしも添加しなければならないものではなく省略することも可能ではあるが、水性樹脂エマルジョンを添加することによって第一撥水撥油層１６と第二撥水撥油層１８との親和性が高められ、撥水撥油性能が向上するという効果が得られる。

機織工程は、上述のようにして得られた処理済み紙紐１０を図示しない織機で織る（又は編み機で編む）ことにより目的の織物を得る工程である。図５に織物Ａの部分斜視図と部分拡大図を示す。処理済み紙紐１０は緯糸、撚糸１４が経糸で機織される。処理済み紙紐１０は中実体であるため、機織による圧力に耐えて断面円形を保ち、立体感のある織物Ａとなる。処理済み紙紐１０の太さは上記のように０．７ｍｍ～５．０ｍｍ程度で、太い程、立体感や荒々しさを現出出来る。織り方は織り機（或いは編み機）により様々で、任意の模様の織物を機織することが出来る。

Ａ：織物（敷物）、１：紙テープ、２：折り曲げ端、３：長辺、１０：防汚性紙紐（処理済み紙紐、緯糸）、１２：原糸用紙紐、１３：線状螺旋溝、１４：撚糸（経糸）、１６：第一撥水撥油層、１８：第二撥水撥油層、２０：撥水撥油層、２２：第一樹脂組成物、２４：第二樹脂組成物、２５：漏斗状ノズル、２６：出口、３０：撥水撥油処理装置、３２：ガイドローラ、３４：搬送路、３６：供給装置、３８：巻取装置、４０：第一浸漬槽、４２：一次加熱装置、４４：第二浸漬槽、４６：二次加熱装置

Claims (5)

1. 紙テープを回転させつつ漏斗状ノズルに通し、その細い円形の出口から紙テープを絞りつつ引き出して、その長辺や折り曲げ端が多数の線状螺旋溝としてその表面に現れた断面円形の中実の原糸用紙紐を形成し、
   続いて、前記原糸用紙紐の表面全面を第一樹脂組成物にてコーティングして第一撥水撥油層を原糸用紙紐の表面全面に形成し、
   前記第一撥水撥油層は、原糸用紙紐の表面からその内部に浸透し、且つ線状螺旋溝を閉塞する前記第一樹脂組成物で形成されていることを特徴とする防汚性紙紐の製造方法。
2. 第一撥水撥油層は、水性樹脂エマルジョン、および撥水撥油剤で構成されることを特徴とする請求項１に記載した防汚性紙紐の製造方法。
3. 第一撥水撥油層には、有機系シランカップリング剤が更に含まれていることを特徴とする請求項２に記載の防汚性紙紐の製造方法。
4. 第一撥水撥油層の表面全面に第二撥水撥油層を更にコーティングすることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の防汚性紙紐の製造方法。
5. 第二撥水撥油層は、撥水撥油剤を含むことを特徴とする請求項４に記載の防汚性紙紐の製造方法。

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